動力-顯式分析步的案例
動力學分析方法探秘：顯式動力學與隱式動力學對比
在工程領域的結構分析中，動力學分析是一項關鍵任務，用于模擬結構在外部加載下的動態響應。顯式動力學和隱式動力學是兩種常用的數值模擬方法，各自在特定情境下發揮著重要作用。在本文中，我們將深入探討這兩種動力學分析方法的概念以及它們分別適用的問題。
顯式動力學：
顯式動力學特別適用于模擬高速動態加載、爆炸、碰撞等事件中的結構行為。其特點在于每個時間步內，結構中的每個單元的運動方程都顯式地求解，無需進行迭代。這使得顯式動力學相對于其他動態分析方法更加高效，尤其在需要快速計算結果的情況下。
顯式動力學適用于具有較小變形和短時間范圍內的動態行為的問題。典型的應用場景包括碰撞模擬、爆炸效應研究以及其他短時間內發生的動力學事件。然而，它在處理較大變形和較長時間范圍的問題上可能表現不如隱式動力學。
隱式動力學：
相對而言，隱式動力學更適用于較大變形、非線性和長時間范圍內的動力學問題。在隱式動力學中，每個時間步內需要通過迭代方法來找到使得方程達到平衡的解。雖然這使得計算速度相對較慢，但隱式動力學更為穩定，能夠處理更為復雜的結構響應。
隱式動力學常用于模擬結構在地震、風載等較長時間范圍內的動態響應。其迭代方法通常采用數值方法如Newton-Raphson迭代，以求解非線性方程組。這使得隱式動力學成為處理大規模、高度非線性問題的理想選擇。
如何選擇：
當求解涉及輕度非線性的動態有限元分析（FEA）問題以及可以使用大時間步長時，使用隱式動力學。這包括：
靜態平衡。
緩慢、線性和輕度非線性過程。
較大的時間增量。
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很多CAE工程師都了解Ls-dyna軟件，大部分工程師都用它來做碰撞、跌落等顯式動力學分析。很少人用Ls-dyna做隱式分析，這篇文章就為大家介紹Ls-dyna進行隱式分析的方法。
一、顯式算法和隱式算法
Ls-dyna顯式算法采用中心差分法進行時間積分，適合高頻非線性動力學響應分析，理論方程：
Ls-dyna隱式算法采用Newmark隱式時間積分，適合靜力學、低頻動力學及模態分析，理論方程：
二、如何使用隱式動力學關鍵字
（1）激活Ls-dyna隱式求解
使用*control_implicit_general關鍵字進行啟動，設置imflag=1即啟動了隱式求解，默認imflag=0即為顯式求解；imflag=2為顯式求解后無縫進行隱式求解，回彈分析中使用較多。
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課程目錄
CH01-顯式動力學概論
CH02-轉接器落摔分析
>WORKSHOP01-轉接器落摔分析
CH03-轉接器球擊分析(考慮材料應變率)
>WORKSHOP02-轉接器球擊分析(考慮材料應變率)
CH04-金屬沖壓擬靜態分析
>WORKSHOP03-金屬沖壓擬靜態分析
CH05 求解器資料轉換
>WORKSHOP04-金屬沖壓后回彈
>WORKSHOP05-煞車碟盤
展開 基于ABAQUS顯式動力學和隱式動力學的彎管成型加工分析 ￥50
分別為Mises應力，等效塑性應變以及厚度分析結果
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檢查一下顯式動力學分析過程中內能和動能，顯然動能遠低于內能，分析結果可以接受。
總結：顯式動力學和隱式動力學對于都可以應用于求解彎管成型加工問題，當然也可以用于其他的金屬成型問題分析。注意到顯式動力學分析具有較高的計算效率，且計算結果與隱式算法接近，計算精度完全可以滿足工程需要，并且顯式動力學不存在收斂問題，在求解復雜接觸，大變形等問題上具有天然的優勢，因此筆者推薦采用顯式動力學求解材料加工問題。但也應該注意到，在某些簡單問題上，隱式算法其實式更加穩健的，求解精度更高的，需要大家根據經驗進行判斷。如果需要材料在加工過程中需要分析折疊，褶皺，開裂等問題，顯式動力學算法應當為唯一選擇。
如需指導，請站內私信。下面付費可下載案例文件。
展開 
Workbench之24 Explicit Dynamics 顯式動力學分析
Workbench之24 Explicit Dynamics 顯式動力學分析
顯式動力學系統執行多種工程仿真，包括固體、流體、氣體的非線性動力學行為及其交互作用。使用autodyn或LSdyna求解器。
本系統在Mechanical中配置
使用顯式動力學系統：
1） 要添加顯式動力學系統，從工具箱拖拽該系統至項目圖，或在工具箱中雙擊該系統
2） 要載入幾何體，右擊Geometry單元，快捷菜單選擇Import Geometry
3） 要打開Mechanical程序，右擊Setup單元，快捷菜單選擇Edit；或雙擊Setup單元
4） 在Mechanical窗口，使用應用程序工具和特征完成分析
詳見Explicit Dynamics Analysis Guide
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云圖.mp4
顯式動力學分析十大要點 —— 第二部分
在上一篇文章中，我列出了建立穩健、快速且準確的顯式動力學模型的前六個最佳實踐步驟。在這篇文章中，我將描述剩下的四個步驟。請注意，這些是適用于幾乎所有顯式動力學模型的一般步驟。在特殊情況下，可能需要額外的步驟。例如在爆炸分析中，可以包含一個歐拉域來模擬爆炸，并且需要一種耦合方法來模擬爆炸氣體與固體之間的相互作用。
顯式動力學分析的最佳實踐步驟：
7. 對幾何模型進行網格劃分
a. 創建一個具有相對均勻的單元尺寸分布的網格。模型中具有非常精細網格的位置會降低時間步長，這可能導致非常長的運行時間。圖1比較了隱式和顯式模型的優選網格。在高能動態分析中，由于應力波的運動和相互作用，峰值應力幾乎可以出現在任何地方，所以在顯式模型中，在圓角處有精細網格并不是那么關鍵。
圖1 隱式（左）優選網格和顯式優選網格（右）
一些網格劃分工具，如 ANSYS Workbench/LS-Dyna 中的虛擬拓撲和基于網格的簡化幾何，為通過幾何特征進行網格劃分提供了選項。這意味著網格不必與表面幾何的邊界完全一致。下面的圖2展示了一個例子，其中默認網格在左側幾何圖形中的細長面處包含非常小的單元。右下角相對均勻的網格要好得多，因為它允許更大的時間步長。
圖 2：默認網格和優選網格 —— 兩者均由包含細長面的幾何圖形創建
b. 盡可能使用六面體網格。四面體單元不僅會顯著增加模型大小，而且通常會大大降低時間步長。
8.應用初始條件、載荷和約束
a. 指定初始條件，如初始平動速度和轉動速度。
b. 平滑的載荷曲線（例如正弦曲線）將有助于防止沖擊。
c. 列出和 / 或繪制載荷以進行驗證。
d.
展開 從ANSYS收購LS-DYNA談顯式動力學軟件 附ANSYS_LS-DYNA動力分析方法與工程實例下
今天就來扒一扒與ANSYS相關的幾款顯式動力學分析工具。
1、 LS-DYNA非線性高可靠精準分析軟件
LS-DYNA 是世界上著名的有限元分析程序，由John O. Hallquist博士主持開發，也是公認的顯式積分計算程序的鼻祖。它以Lagrange算法為主，兼有ALE和Euler算法；以顯式求解為主，兼有隱式求解功能；以結構分析為主，兼有熱分析、流體-結構耦合功能；以非線性動力分析為主，兼有靜力分析功能；以有限元算法為主，兼有SPH、EFG、控制體積等算法。LS-DYNA在工程界得到廣泛應用，并被公認為是最佳的顯式分析軟件，與實驗結果的無數次對比證實了其仿真計算的可靠性和準確性。廣泛應用于國內外汽車、航空航天、模具、電子等領域。
軟件功能特點：
顯隱結合：LS-DYNA強調「One Model, One Code, Multi-Result」，只需建立一次有限元模型，即可進行各種不同分析，并可以隨時切換Implicit / Explicit進行求解。
豐富的算法與功能：LS-DYNA提供了ALE、Lagrange、Euler、SPH、DEM、BEM、CPM等豐富的算法；同時還具備ICFD（不可壓縮流分析）、CESE（可壓縮流體分析）、EM（電磁場分析）、頻域分析、聲學分析、常規隱式分析等功能。
材料模型：LS-DYNA擁有近300種材料模型，金屬和非金屬材料模型可供選擇。
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求解：
1.求解器設定
（1）求解器采用顯式動力算法：Dynamic,Explicit
多載荷步分析：
Step1：軋板的送料（0.001s）
Step2：軋板軋制成形（0.01s）其他保持默認
（2）設置場輸出和歷史輸出：
場輸出：step2的頻率調整為50（即一共輸出50幀），與隱式不同
歷史輸出：保持默認
2.連接關系設定
接觸設置為通用接觸即軟件自行判定，也可設置為面-面接觸
接觸屬性：切向摩擦系數為0.3，法向為硬接觸
約束：設置參考點并與軋輥設置為剛體約束
3.邊界條件設定
位移（約束）：step1釋放軋輥的轉動自由度，板料通過強制位移送入；step2中軋輥添加轉速，軋輥的位移釋放
載荷（載荷）：step2對板料施加壓力（壓下量太大，僅靠摩擦會打滑導致無法繼續軋制）
至此，求解過程結束。
本次模擬僅供參考，具體問題需具體分析。
后處理：
應力云圖
位移云圖
本次模擬并未進行摩擦生熱的熱力耦合，需要的小伙伴可參考上期制動盤熱力耦合分析帖子。
展開 顯式動力學分析十大要點 —— 第一部分
因為顯式動力學有許多建模步驟是獨特的，即使是有多年隱式分析經驗的資深分析師也可能不那么明顯。雖然這些步驟中的許多對于成功的分析至關重要，但如果你忘記了它們，大多數前處理器不會自動提供警告或錯誤。在這篇文章中，我將提供建立穩健、快速且準確的顯式動力學模型的十大最佳實踐步驟的第1部分，顯式動力學分析的最佳實踐步驟：
1.創建或導入幾何模型
a. 簡化幾何模型：去除在模型關鍵區域中對獲得準確解不必要的幾何形狀和特征。
2.選擇合適的單元類型
a. 主要使用減縮積分、低階單元類型。全積分可以用來提高精度并消除沙漏現象，但這些單元通常被避免使用，因為它們容易受到剪切鎖定的影響，并且會增加求解時間。一些顯式動力學代碼允許使用高階單元，但它們的求解時間可能會更長，主要是因為由此產生的時間步長會小很多。
b. 避免由退化的六面體創建的四面體單元。這些單元類型非常不準確。大多數顯式動力學代碼都有更準確的四面體單元類型，例如在LS-Dyna中ELFORM=10或13。泰勒桿沖擊模型的四面體網格和全六面體網格的比較如圖1所示。
圖1 泰勒桿沖擊模型的四面體網格和全六面體網格的比較
c. 選擇既快速又準確的殼單元類型。在許多情況下，前處理器默認選擇的殼單元類型不是很準確，特別是對于扭曲的殼和將經歷扭轉變形的殼。例如在LS-Dyna中，在這些情況下，Belytschko-Wong-Chiang 和 Belytschko-Leviathan 類型比默認的Belytschko-Tsay類型更準確。
3.分配材料模型和屬性
a. 在不關心該物體中的應力/應變的地方，使用剛性材料來指定剛體。剛體可以顯著減少運行時間。
b. 使用一致的單位。一些前處理器不允許你更改單位系統。
c.
展開 《基于ANSYS/LS-DYNA 8.1進行顯式動力分析》
. 2. 2 圓錐罩聚能射流的二維模擬
5. 3 線型聚能射流形成及侵徹鋼板
5. 3. 1 問題描述
5. 3. 2 建模分析
5. 3. 3 求解步驟
5. 3. 4 后處理
第6章 泰勒桿沖擊
6. 1 泰勒桿沖擊的拉格朗日方法
6. 1. 1 問題描述
6. 1. 2 建模分析
6. 1. 3 求解步驟
6. 1. 4 后處理
6. 2 泰勒桿沖擊的ALE方法
6. 2. 1 建模分析
6. 2. 2 求解步驟
6. 2. 3 后處理
6. 3 泰勒桿沖擊的歐拉方法
6. 3. 1 建模分析
6. 3. 2 求解步驟
6. 3. 3 后處理
第7章 跌落分析
7. 1 問題描述
7. 2 建模分析
7. 3 求解步驟
7. 4 后處理
附錄A 流固耦合分析相關關鍵宇
附錄B 爆炸分析相關關鍵字
參考文獻
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顯式動力學分析中巧用子循環提高計算效率
在上一篇《為什么顯式動力學分析中要慎用質量縮放Mass scaling?》文章中，提到了除質量縮放之外的另一種提高顯式分析計算效率的方法，即子循環技術“subcycling”，后臺有很多小伙伴咨詢子循環如何使用，本篇就簡單舉例示意一下子循環技術在Abaqus中的使用方法。
01
子循環技術
Abaqus / Explicit中的子循環方法基于域分解。在該方法中，要先定義一個在分析期間保持不變的子循環域，即單元集合。定義了子循環區域以后，計算過程中將自動調用域級的并行算法。
|最新免費|ABAQUS顯式動力學分析關鍵技術講解
在ABAQUS中針對部件進行仿真分析時，分析類型眾多，有靜力學分析、熱力分析、瞬態動力學分析、模態等頻域相關分析。
但在動力學分析中，會有動力隱式（Dynamic Implicit）和動力顯式（Dynamic Explicit）兩種看上去很相似的分析類型，這讓很多初學者在實際應用時，不知道該如何去進行相應的選擇。
8.1顯式動力分析——炸藥在土壤內部爆炸作用 ￥50
進行到炸藥在土壤中的作用，按照書上運行報錯了幾次，然后按照自己的理解修改了部分K文件，仍然沙漏系數那邊有點小問題，但是不影響計算
最后爆炸結束混凝土板有一個比較大的變形沒有截圖，計算時間有點長，后續做這個的可以將這個SOL time改成2000 左右應該就可以
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作者：時黨勇 李裕春 張勝民
出版社： 清華大學出版社
出版日期：2005-01
CAEnet價：￥39元
郵費:￥5元
總價:￥44元
可用分兌換：
兌換要求及條件:請參考中國CAE聯盟網站書籍獎勵活動
兌換所需可用分：按照中國CAE聯盟網站書籍獎勵活動相關條款。
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